Panele słoneczne – z czego są zbudowane? Budowa i działanie paneli słonecznych
Instalacje fotowoltaiczne są coraz częściej montowane na dachu budynku lub gruncie. Wykorzystują one całkowicie bezpłatną, odnawialną i ogólnodostępną energię promieniowania słonecznego do produkcji prądu zasilającego urządzenia elektryczne w domach, firmach czy gospodarstwach rolnych.
Instalacja fotowoltaiczna zbudowana jest w kilku ważnych elementów. Za pobieranie energii słonecznej i przekształcanie jej w energię elektryczną są odpowiedzialne panele słoneczne. Z czego są zbudowane? Jaka jest zasada ich działania? I jakie są rodzaje ogniwa fotowoltaicznych?
Ogniwo fotowoltaiczne – budowa
Do produkcji energii elektrycznej fotowoltaika wykorzystuje promieniowanie słoneczne. Za przekształcanie energii słonecznej w energię elektryczną odpowiedzialne są panele fotowoltaiczne, które są zbudowane z ogniw fotowoltaicznych (zwanych również ogniwami słonecznymi).
Ogniwo fotowoltaiczne, stanowiące elementarną cząstkę paneli fotowoltaicznych, jest zbudowane z krzemu. Krzem zaliczany jest do pierwiastków posiadających właściwości półprzewodnika, co umożliwia przetworzenie energii słonecznej na energię elektryczną. Gdy na wykonane z krzemu ogniwa fotowoltaiczne padają promienie słoneczne, zachodzi zjawisko fotowoltaiczne.
Krzem doskonale spełnia swoją rolę, ponieważ znajdują się w nim aż cztery elektrony walencyjne. Im większa ilość elektronów walencyjnych, tym zjawisko fotowoltaiczne zajdzie szybciej. Aby zwiększyć ilość elektronów walencyjnych dodaje się niekiedy innych pierwiastków np. selenu.
Jak są zbudowane panele słoneczne? Składają się one z kilku warstw, w tym przede wszystkim z wymienionych ogniw fotowoltaicznych. Z obu stron ogniwa fotowoltaiczne są zabezpieczone warstwą ochronną. Panel fotowoltaiczny jest przykryty od góry szybą ochronną, zaś od dołu znajduje się zapewniające usztywnienie podłoże. Cały moduł zamknięty jest w zapewniającej ochronę ramie wykonanej z aluminiom, a od spodu podłączony jest do złączy elektrycznych umożliwiających przesłanie wygenerowanego prądu.
Ogniwa fotowoltaiczne – zasada działania
Krzemowa budowa ogniwa fotowoltaicznego umożliwia przekształcenie energii promieniowania słonecznego w energię elektryczną. Zasada działania fotowoltaiki opiera się o tzw. zjawisko fotowoltaiczne. W dużym uproszczeniu wygląda ono następująco: promienie słoneczne składające się z cząsteczek – fotonów padają na ogniwo fotowoltaiczne, wprawiając elektron w ruch. W ten sposób powstaje energia elektryczna.
Ogniwa fotowoltaiczne przyczyniają się do powstawania prądu stałego. Nie jest on jednak odpowiedni do zasilania urządzeń elektrycznych, dlatego trafia do kolejnego urządzenia stanowiącego niezbędny element instalacji fotowoltaicznej – do inwertera (co to jest inwerter?), który przekształca prąd stały w prąd zmienny.
Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej na temat zasady działania paneli fotowoltaicznych, zajrzyj do artykułu: Jak działają panele słoneczne?
Rodzaje ogniw słonecznych
Ogniwa fotowoltaiczne różnią się pomiędzy sobą budową, która przekłada się na ich wydajność i wytrzymałość. Aktualnie najczęściej wybierane są panele monokrystaliczne oraz panele polikrystaliczne. Jakie są pomiędzy nimi różnice?
Panele fotowoltaiczne monokrystaliczne
Panele monokrystaliczne wykonane są monokryształu krzemu, a ich barwa jest czarna lub ciemnoniebieska. Ogniwa monokrystaliczne posiadają wysoką sprawność na poziomie 18-22%. Tak wysoka wartość sprawia, że możliwy jest montaż mniejszej ilości paneli oraz wykorzystanie mniejszej powierzchni do pokrycia zapotrzebowania na prąd. Dodatkowo, panele monokrystaliczne są znacznie bardziej wytrzymałe i odporne na działanie warunków atmosferycznych, a ich żywotność może wynosić nawet ponad 30 lat.
Panele fotowoltaiczne polikrystaliczne
Ogniwa polikrystaliczne wykonane z polikryształu krzemu wyróżnia jasnoniebieska lub niebieska barwa. Ich sprawność wynosi około 14-18%, co oznacza, że w celu pokrycia zapotrzebowania na energię elektryczną konieczny jest montaż większej ilości paneli niż w przypadku paneli monokrystalicznych. Ich niższa sprawność przekłada się jednak na ich niższą cenę.
